高性能非贵金属碳基催化剂的制备及氧还原性能研究

发布时间：2023-09-02 11:40

　　化石能源的日渐减少和环境问题的日益加重,使得越来越多的研究者开始寻求一种有效的储能设备来合理的利用可再生资源。其中以零排放、效率高和燃料多样性等优点的燃料电池是非常有希望解决上述问题的技术之一。而催化剂的高成本是限制燃料电池全面推广的主要原因。当前,主要使用Pt/C或者其他富Pt材料作为燃料电池的阴极催化剂。然而,由于铂在地壳中的储量低、价格高,使得燃料电池的综合应用变得困难。近些年来,廉价、高效率的非贵金属催化剂的发展较为迅速,其中包括无金属催化剂、过渡金属和氮共掺杂催化剂。本文围绕不同的模板剂,通过蒸发诱导自组装策略和球磨法等制备了一系列具有特定结构的高活性催化剂。研究结果主要包括:1、以SiO₂胶体为模板剂,通过蒸发自组装策略及两步热解法制备了双金属和氮共掺杂的多孔碳催化剂(Fe,Mn/NC-80-900)。研究了Fe,Mn共掺杂,Fe/Mn单掺杂,不同Mn含量及热解温度对催化剂活性的影响。该催化剂呈现了三维多孔结构,具有比表面积大、石墨氮和吡啶氮含量高等特点。当添加80 mg的金属Mn的时,Fe,Mn共掺杂催化剂(Fe,Mn/NC-80-900)具有比Fe...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 燃料电池的概述
        1.1.1 燃料电池的组成及工作原理
        1.1.2 燃料电池研究进展及挑战
    1.2 PEMFC中氧还原催化剂的研究进展
        1.2.1 贵金属类催化剂
        1.2.2 非贵金属催化剂
    1.3 研究的背景,意义及内容
        1.3.1 研究的背景及意义
        1.3.2 研究的内容
    参考文献
第2章 Fe,Mn和氮共掺杂多孔碳催化剂的制备及氧还原性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器与设备
        2.2.3 Fe,Mn/NC催化剂的制备
        2.2.4 催化剂的物理表征
        2.2.5 催化剂的电化学表征
    2.3 结果与讨论
    2.4 本章结论
    参考文献
第3章 Fe₃C装饰的三维富氮多孔碳催化剂的制备及高效的氧还原反应性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器与设备
        3.2.3 Fe₃C@3DNC催化剂的制备
        3.2.4 催化剂的物理表征
        3.2.5 催化剂的电化学测试
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章结论
    参考文献
第4章 尿素辅助合成Fe纳米粒子修饰的N掺杂3D多孔碳催化剂及性能研究.
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器与设备
        4.2.3 Fe/3DNC催化剂的制备
        4.2.4 催化剂的物理表征
        4.2.5 催化剂的电化学表征
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章结论
    参考文献
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3845135